뇌졸중 후 재활에서 로봇 보조 요법과 약물 요법의 결합

매년 미국에서 약 795,000명의 사람들이 새로운 뇌졸중 또는 재발성 뇌졸중을 겪습니다. 이는 매 40초마다 누군가가 뇌졸중을 겪는다는 것을 의미합니다. 미국에서 뇌졸중은 세 번째로 흔한 사망 원인이며 지속적인 편마비 및 성인 장애의 주요 원인입니다. 뇌졸중의 유병률은 나이가 들수록 증가하고 세계 인구는 고령화되기 때문에 향후 몇 년 동안 뇌졸중 발병률이 증가할 것으로 예상됩니다. 뇌졸중 생존자를 돌보는 것은 개인과 사회에 비용이 많이 들기 때문에 이것은 상당한 사회적 부담이 될 것입니다.

뇌졸중 후 상지(UE) 손상은 일반적으로 초기 약점을 의미하며, 이후 손재주가 감소하고 발병 이후 도달, 이동 및 파악 움직임에 대한 제한 또는 무능력이 나타납니다. 생존자는 회복 과정에서 영향을 받은 UE의 근력을 부분적으로 회복하거나 덜 자주 회복할 수 있습니다. 그러나 지속적인 정도의 쇠약과 경직(굽힘근 긴장 증가로 특징지어짐), 어깨 통증 및 구축과 같은 이차 합병증으로 발전하는 경우가 많습니다. 이러한 추가 문제는 더 큰 손상, 더 나쁜 기능 및 더 낮은 건강 관련 삶의 질과 관련이 있습니다. 뇌졸중 후 편마비에 대한 치료 개입에는 일반적으로 스트레칭, 길항근 강화, 부목, 경구 약물, 국소 주사(페놀 또는 보툴리눔 독소) 및 척수강내 바클로펜이 포함됩니다. 그러나 치료의 양, 강도 및 기간은 여전히 ​​추가 조사가 필요합니다. 적절한 전통적인 치료에도 불구하고 많은 수의 환자가 여전히 뇌졸중의 결과로 영구적으로 제한됩니다. 운동 학습 이론에 기초한 최근 연구에서는 집중적이고 반복적이며 작업 지향적인 치료가 마비된 사지가 뇌 손상 후 잃어버린 움직임을 수행하는 방법을 "재학습"하는 데 도움이 될 수 있음을 보여주었습니다.

ARMEO®를 이용한 로봇 보조 상지 훈련

현재의 증거에 따르면 특정 훈련 없이는 재활이 측정 가능한 결과를 가져오지 않을 것입니다. 운동 훈련의 강도 및 특이성과 같은 요인은 특히 뇌졸중의 만성 단계에서 운동 기능의 회복을 달성하는 데 중요합니다. 고도로 반복적인 운동 재활이 운동 학습 과정에서의 역할에 따라 운동 및 기능적 능력을 향상시킬 수 있다는 강력한 증거가 있습니다. 로봇 장치는 고강도 및 특이성 치료를 달성할 수 있는 능력 때문에 매우 중요한 연구 분야가 되었습니다.

이 제안된 프로젝트에서 우리는 Armeo 로봇 시스템을 사용하여 운동 훈련 치료를 제공할 계획입니다. Armeo 시스템은 FDA 510k 면제를 받은 조정 가능한 팔 보조기입니다. 팔의 무게를 수동적으로 상쇄하여 마비된 팔이 중력을 극복하는 데 필요한 노력을 줄여줍니다. 장치는 가상 환경(예: 컴퓨터 게임)을 통해 피드백을 강화할 수 있습니다. 가상 환경에 제시된 작업은 기능적 움직임을 달성하도록 설계되었습니다. 즉, 주제는 게임의 일부로 물체에 도달하는 것과 같은 작업을 수행해야 합니다. 활동 수행의 난이도를 낮출 수 있는 중력 보상은 특히 움켜쥐고 뻗는 훈련을 포함할 때 능동적인 팔 움직임을 촉진합니다. Armeo 시스템을 사용하여 개인의 능력에 적응할 수 있는 매력적인 환경에서 뻗기, 잡기, 놓기의 반복적인 훈련을 달성하기를 희망합니다. 우리는 또한 운동 약화로 인해 반복적인 치료 작업을 수행하지 못하는 뇌졸중 생존자들이 이 연구에 참여할 수 있기를 기대합니다.

LEVODOPA 여러 제제가 신경 가소성에 미치는 영향이 널리 입증되었습니다. 이러한 약제 중에서 중추신경계(CNS) 신경전달물질(도파민, 노르에피네프린, 세로토닌, 아세틸콜린 및 히스타민)의 가용성을 증가시키는 약리학적 약물은 피질 뉴런의 흥분성을 조절하고 신경가소성에 후속 촉진제 효과를 발휘하는 능력을 보여주었습니다. 이와 관련하여 지난 20년 동안 암페타민, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제, 도네페질, 메틸페니데이트와 같은 정신자극제 및 도파민 작용제의 효과를 조사하는 여러 연구가 수행되었습니다. Levodopa(LD)는 안전한 작용 프로필 때문에 평가하기에 바람직한 약물입니다. 이 경구 약물은 혈뇌 장벽을 통해 능동적으로 운반되고 CNS 및 말초 조직에서 DA로 전환되는 도파민(DA)의 전구체입니다. LD의 약 95%는 DA로 전환되어 도파민성 신경전달을 자극하고 나머지 5%는 노르에피네프린으로 전환되어 아드레날린성 신경전달에 영향을 미칩니다. DA는 신경 시냅스의 강화(장기 강화, LTP) 또는 약화(장기 우울증, LTD)를 통해 운동 기억의 형성에 역할을 하여 신경가소성을 촉진하여 신경가소성을 생성합니다. DA는 LTP를 용이하게 하기 위해 역 U자형 집중 곡선 효과를 가집니다. 이전 연구에서 100mg의 용량은 촉진제 효과를 생성했고 25mg과 200mg은 인간 피질에 대한 억제제 효과를 발휘했습니다. 이 약물은 집중 물리 치료와 함께 아급성 및 만성 기간의 기능적 운동 회복을 향상시켜 뇌졸중 치료에 유의미한 부작용 없이 유망한 결과를 보여주었습니다. 급성 및 아급성 단계에서 LD는 3주 추적 관찰에서 유지된 기능적 운동 능력을 향상시키는 것으로 입증되었습니다. LD는 또한 일상 생활 활동과 뇌졸중의 중증도에 추가적인 이점을 보여주었습니다. 만성 기간에 5주 동안 물리 치료와 결합된 LD의 단일 용량은 UE 손재주를 개선하면서 훈련에 의존하는 기본 운동 기억의 형성을 향상시켰습니다.

LEVODOPA/CARBIDOPA와 ARMEO 시스템의 결합

집중적인 로봇 보조 요법과 함께 레보도파/카비도파 LD/CD를 섭취하면 동일한 훈련만 받는 것보다 기능 회복 테스트에서 더 나은 결과를 제공할 것이라는 것이 우리의 가설입니다. 우리는 또한 이러한 개선이 운동 피질 흥분성의 변화와 상관관계가 있을 수 있다는 가설을 세웁니다. 뇌졸중 후 운동 회복을 개선하기 위한 현재의 전략은 신경가소성과 신경조절에 초점을 맞추고 있습니다. 가소성을 강화하여 재활 과정을 통해 기능 회복을 위한 치료법과 전략의 조합에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 약물 치료와 물리 재활의 조합이 신경 가소성 현상을 강화하여 더 나은 결과를 제공할 수 있다는 가설이 자주 제기됩니다.

우리는 반복적인 상지 기능 작업 지향 및 로봇 보조 훈련과 함께 LD/CD에 대한 무작위, 이중 맹검, 위약 대조 연구를 제안합니다.